JPH0426109A - 図形パターン発生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、集積回路（ＬＳＩ）のマスクデータの図形デ
ータ処理技術に関し、マスク製作用あるいはウェハ上へ
の直接描画用の電子ビーム（ＥＢ）描画データを作成す
る際の図形データ処理で利用される図形パターン発生方
法に関する。

特に、同一層のパターンを例えば光と電子ビーム（ＥＢ
）を併用して形成する場合に各々のパターンデータを計
算機上で自動的に生成する技術に関するものである。

〔従来技術〕

ＬＳＩの微細化に伴い、従来用いられてきた光転写法で
は１例えば最小線幅が０．５μｍ以下になると、波長に
依る解像限界のためパターン形成が困難に成りつつある
。一方、電子ビーム（ＥＢ）を用いてウェハ上に直接パ
ターンを形成する電子ビーム直接描画法では、孤立した
微細パターンの形成は可能だが、描画に時間がかかり、
ＬＳＩの量産には適していない、 また、パターンが密に入り組んでいる部分は、いｂゆる
近接効果と呼ぶ電子の散乱に起因するパターンのボケの
ため、微細なパターンが解像しがたくなる問題も存在し
ていた。

これらの問題点を解決する一つの方法として、同層ハイ
ブリッド霧光の方法がある。この技術に関しては、特願
平１−１８８７３３号「バタン形成方法」しこ詳しく述
べられており、ここでは簡単に説明しておく。

同層ハイブリッドとは、一つの層を二種類の光やビーム
を用いて形成する方法で、例えば光と電子ビームを利用
する場合、パターンの輪郭部分を電子ビームで描画し、
パターン内部の面積の大きい部分を光で露光する。この
ようにすると、微細なパターンは、電子ビームで解像で
き、かつ大面積部分は光の一括転写が利用できるため、
全部をＥＢ描画する場合に比べ大幅なスループットの向
上が達成できる。さらにパターンの縁の部分のみＥＢ描
画していることから近傍に大きなパターンが存在してい
ても、近接効果による解像度の低下も抑えることができ
る。

この間層ハイブリッドを実際に適用するには、１つのマ
スクパターンから、光転写とＥＢ直接描画で用いる二種
類のマスクパターンを発生させる必要がある。人間が個
々の図形を直接処理するのは、誤操作、処理時間の点で
現実的でない。

上記の特許出願に記載される技術では、分割寸法のパラ
メータＩＩ　ａＩＩを導入し、それ以上のパターンデー
タとそれ以下のパターンデータに分けることを提案して
いる。

すなわち、第９図に示すように１分割寸法ｓｒ　ａＩ＋
以下のパターン２は、そのままでＥＢ描画パターンとし
１寸法″ａ′″以上のパターン１は１輪郭幅１１　ｂｌ
ｌで輪郭データ４と内部データ５に分離し、輪郭デー・
夕４はＥＢ描画パターンに、内部データ５は光転写パタ
ーンに用いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、設計が終了したマスクパターンに対し、
二種類のマスクパターンを発生させる方法については、
従来、技術的に考察された提案はなされていないか、あ
るいは極めて単純な場合に限った提案であった。例えば
、上記の特許出願で述べられている方法は、分割寸法Ｉ
Ｉ　ａＩＩとパターン寸法の比較が判断点となるが、複
雑な形状をしている多角形のＬＳＩのパターンに対して
の処理方法は示されていない。

本発明の課題は、任意のＬＳＩのパターンに対し二種類
のマスクパターンを発生させ、複雑な形状をしている多
角形のＬＳＩのパターンに対しての処理力・可能な技術
を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の課題と新規な特徴は１本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を解決するために、本発明は、集積回路のマス
クパターンを設計する工程あるいは設計されたマスクパ
ータンを電子ビーム描画用のデータに変換する工程にお
ける図形パターン発生方法において、設計パターン図形
Ｐ。に対し、その全輪郭辺を図形が小さくなる方向に距
離り、たけ移動させ、新たなパターン図形Ｐ、を得る第
一の過程と、第一の過程で得られたパターン図形Ｐ１の
辺を図形が大きくなる方向に距離Ｌ２だけ移動させ、新
たなパターン図形Ｐｐｈを得る第二の過程と。

設計パターン図形Ｐ。から第一の過程で得られたパター
ン図形Ｐ□を減算して新たなパターン図形Ｐｅｂを得る
第三の過程とを有することを最も主要な特徴とする。

〔作用〕

まず、ＬＳＩパターンの基本的な図形処理操作について
、簡単番５説明する。第２Ａ図は、パ太らせ″と呼ばれ
る処理で、パターンの全ての辺を、図形が大きくなる向
きに、ある一定距離移動させる処理である。３０１は太
らせ前の図形、３１１は太らせ後の図形を示す。

第２Ｂ図は、“細らせ”と呼ばれる処理で、パターンの
輪郭をなす全ての辺を、図形が小さくなる向きに、ある
一定距離移動させる処理である。

３０２、３０３は細らせ前の図形、３１２．３１３は細
らせ後の図形を示す。細らせ処理では、細らせ前の図形
３０３が細らせ後の図形３１３になったように、図形が
分離したり、図形が無くなったりすることもある。

ここで輪郭をなす辺と記したのは、マスクパタ−ンは一
般には様々な図形の集合体として記述されており、二つ
の図形を接続して一つの図形としていることもあり、第
２ｃ図の図形３０４．３１４のように単に辺を移動させ
たのでは、図形の切断が生じてしまうためである。この
ことがら判るように、細らせ処理ではあらかじめ輪郭を
抽出しておくと処理が容易となる。

なお、“太らせ″あるいは″細らせ″の幅は、ここでは
片側で表示することにする。すなわち、距離Ｓの太らせ
とは、両側では２Ｓだけ、パターンが太まる。

第２Ｄ図は、図形間の″減算″処理を示す０図形３０５
，３０６から図形３１．５，３１６を減算した結果が図
形３２５．３２６である。図形３２５，３２６では、領
域を明示するため斜線を入れた。

以上の図形処理操作を前提に、任意のＬＳＩパターンに
対し、二種類のマスクパターンを発生させる原理を第１
図を用いて説明する。なお各々に対応したパターン例を
第１図右側に示した。

処理は３つのステップで槽成される。基になるマスクパ
ターン（設計パターン図形）をＰ。で表わす。

ステップ１０１：マスクパターンＰ。を幅Ｌ８細らせ処
理し、その結果できたパターンをＰｌとする。

ステップ１０２：パターンＰ１を幅Ｌ２太らせ処理し、
その結果できたパターンをＰｐｈとする。

ステップ１０３：マスクパターンＰ０からパターンＰ１
を減算処理し、その結果できたパターンをＰｅｂとする
。

ここで、Ｌ□＞Ｌ、とする。パターンＰｐｈは光転写等
の大面積に対応したパターン形成法で使用され、パター
ンＰｅｂはＥＢ描画に代表される微細パターン形成法で
使われる。

ステップ１０１でマスクパターンＰ。に存在している下
側の凸部は、幅が２Ｌ１以下のため細らせにより消滅し
ている。パターンＰｐｈとパターンＰｅｂは幅Ｌ２だけ
重なっているが、これは二種類のパターン形成をする際
の重ね合せを保証するためである。理想的にはＬ２＝０
で良いが、重ね合せの誤差がゼロとならないこと、また
１例えば、光転写法で使用するレンズに歪みがあるため
、パターン形成の位置誤差が必ず存在していることから
、実際にはＬ２はゼロにできない。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明す
る。

まず、太らせ、細らせ、減算の図形処理の具体的な計算
方法について説明する。ここで示すのは一例であって、
機能を実現できればここで述べる方法に限定されるもの
ではない。

太らせは各辺を移動させれば良く、処理上問題はない。

細らせは、まず、輪郭を抽出し、抽出された輪郭辺に対
し辺を移動させることとする。

ここでは輪郭抽出の手段として「スリット法」を説明す
る。このスリット法は、計算機に適した算法であり、処
理速度も早いことから一般的に広く用いられている。

スリット法は、多角形の各頂点を通るＸ軸に垂直な線に
よって区切られるスリットに注目し、各スリット毎に処
理を進める。まず、多角形のＸ軸に平行な辺を図形内部
を左に見るように方向付け、ベクトルとして記述する。

第３図（スリット法を説明するための図）に示す矩形４
個からなるスリット１〜４のうちスリット２に注目する
と、スリット２内では左向きと右向きのベクトル１００
１から１００８の８個のベクトルの集合となる。図形が
存在していない上方から下方へ処理を進めることとし、
図形重複度にの初期値をＯとする。

図形重複度には、左向きのベクトルが存在すれば＋１し
、右向きのベクトルが存在すれば−１すると、図形重複
度ｋを累計していくことで、ベクトルで挟まれる各領域
の図形重複度ｋが計算できる。各領域での図形重複度ｋ
を第３図中に示した。

図形重複度ｋがＯから１に変わるベクトルと、図形重複
度ｋが１から０に変るベクトルを取り出せば、輪郭をな
すＸ軸に平行なベクトルを求めることができる。第３図
の太いベクトルが１輪郭をなすＸ軸に平行なベクトルで
ある。この処理を全スリットに対して施せば、入力図形
の輪郭のうちＸ軸に平行な辺を抽出できる。Ｙ軸に平行
な辺は、例えば、次のようにすれば求められる。得られ
たＸ軸に平行なベクトルを始点と終点の２点に分け、各
点を座標値Ｘを第１キー、座標値Ｙを第２キーとしてソ
ートする。できた点列を２つづつ組にしてゆけば、それ
ら２つの点がＹ軸に平行なベクトルの始点と終点となる
。このようにして、輪郭辺の抽出が可能となる。

本発明で述べる輪郭抽出処理としては１例えばこのスリ
ット法をそのまま適用できる。

なお、例えば、日経エレクトロニクス誌、１９８０年４
月２８日号、Ｐ２Ｏ−１０７に解説されているように、
入力図形に斜め線が存在している場合でもスリット法は
適用できる。

輪郭辺が得られれば、辺とその辺に接続する２つの辺と
の関係を調べることで、細らせ処理は容易に実施できる
。

スリット法は減算処理にも利用できる。パターンＰａか
らパターンｐｂを減算するＰａ−Ｐｂを例に、第４Ａ図
及び第４Ｂ図を用いて説明する。説明を簡単にするため
第４Ａ図に示すように、Ｐａ、　Ｐｂとも既に輪郭抽出
され、図形の重なりが無いとする。Ｐａを構成するＸ軸
に平行な辺は、図形内部を左にみる向きに方向付ける。

一方、ｐｂを構成するＸ軸に平行な辺は、Ｐａとは逆向
きの方向を持たせる。両者のベクトルを一緒にしてスリ
ット法を適用すれば、減算処理した輪郭ベクトルを求め
ることができる。第４Ｂ図はｐｂのベクトルの向きを変
えて、スリット法を適用した結果で、斜線部がＰａ−Ｐ
ｂを示している。スリット３に、図形の重複度にの値を
併せて示した。

次に、具体的な実施例を示す、同層ハイブリッド法が適
しているパターンは、微細なパターンが存在し、かつ大
きな面積を有するパターンが同時に存在する層である。

このようなパターンの例として１例えば配線層やゲート
層がある。配線層では線幅がサブミクロンへと縮小され
つつあり、かつ外部との電気的な接続のためのパッドと
呼ぶ１００μｍ角程度の広い領域も同時に多数必要だか
らである。ゲート層では、ゲート部分が例えば１．０μ
ｍ幅の線で構成され、ゲート部から引き出された電極部
や配線部分が有り、さらにはダイナミック型のメモリ部
等ではキャパシタを構成するための広い面積を持つパタ
ーンが要求される。このように、ＬＳＩパターンでは細
線部分と広い面積を必要とする部分とが同一層内で混在
することが希でなく、また、同層ハイブリッド法の適用
効果が大きいことから、このような代表的なパターンを
取り上げて説明する。

第５図は、線幅１．０μｍの配線層に本発明を適用した
例の一部を示す図である。第５図の左側（、）の図形は
、配線パターンと、電気的な接続をとるためのコンタク
トホールを形成するために幅が広くなったパターンであ
る。右側（ｂ）の図形は大きいパターンの一部を示して
いる。配線パターンでは、はとんどのパターンが一定線
幅で構成されており、左側（ａ）の図形の上部がこの一
定線幅のパターンの一部に相当している。

まず、ステップ１で、入力マスクパターンＰ０をスリッ
ト法により輪郭抽出し、その後５幅り。

＝０．６μｍの細らせ処理を行う。これによりパターン
Ｐ、が得られる。左側（ａ）の幅１．０μｍのパターン
は、両側から０．６μｍずつ細められるため、パターン
が無くなる。コンタクト形成のため幅が広くなった部分
は、パターンが残っている。ステップ２では幅Ｌ２＝０
．３μｍの太らせを行う。Ｌ２＜Ｌ、だから、この太ら
せによりパターン同士が重なることはない。得られたパ
ターンがパターンＰｐｈ（斜線を施した部分）であり、
光転写用のマスクあるいはレチクルとして用いられる。

もちろん、パターンＰｐｈはミラー反転、レチクル用な
ら拡大等の処理をさらに受けて、マスクあるいはレチク
ル描画用のデータにフォーマット変換される。

ＥＢ直接描画用のパターンＰｅｂ（・点を施した部分）
のデータは、マスクパターンＰ０からパターンＰ、を減
算して得られる。ここでも既に述べたようにスリット法
を応用する。このようにして得られた二ツのパターンＰ
　ｐｈ　、　Ｆ　ｅｂは、Ｌ、＝０．３μ閣の重なりが
ある。

第６図は、第５図と同じパターンに対し、細らせ幅Ｌ　
１．　＝　０．４　ｐ　ｍ、その後の太らせ幅り、＝０
．２μｍとした場合である。ステップ１の細らせ処理の
結果、左側Ｃａ＞の１．０μｍ幅のパターンは両側から
０．４μｍずつ細められて幅０．２μｍとなっている。

二つのパターンの重なりは、Ｌ２＝０．２μｍである。

第６図では、重ね合せの精度が要求されるが、左側（ａ
）上部の一定線幅部分でＥＢ描画の割合が減っているこ
とから、ポイントビームを用いたＥＢ描画を利用する場
合、生産性を向上できる。

第５図、第６図どちらの場合もパラメータ値を変えるの
みで、同じ演算方法によりパターンデータを作成できる
。

第７図は、第１図の変形である。

第１図でＥＢ直接描画用データをＰ。−Ｐｌとしていた
ものを、パターンＰ１を幅り、太らせパターンＰ２とし
、Ｐ、−Ｐ、により求めている。

つまり、ステップ２０１：マスクパターンＰ。

を幅Ｌ１細らせ処理し、その結果できたパターンをＰ□
とする。

ステップ２０２：パターンＰ１を幅Ｌ２太らせ処理し、
その結果できたパターンをｐｐｈとする。

ステップ２０３：パターンＰ、を幅り、太らせ処理し、
その結果できたパターンをＰ２とする。

ステップ２０４：マスクパターンＰ。がらパターンＰ２
を減算処理し、その結果できたパターンをＰｓｂとする
。

この場合、二つのパターンの重なり幅はり。

Ｌ３であり、従ってＬ２＞Ｌ、である必要がある。

第８図は、第５図と同じパターンに対して、第７図に示
した方法でパターンデータを作成した場合である。細ら
せ幅Ｌ工＝０．６μｍ、その後の太らせ幅り、＝０．４
μｍ、Ｌ３＝０．２ｐｍとした０重なり幅は、　Ｌ２−
Ｌ、＝０．２μｍとなる。このデータ作成方法は、ＥＢ
描画する大面積部の縁の部分を０゜４μｍとしながらも
１幅１．０μｍの線に対しては全てＥＢでの描画が可能
にできる。ＥＢ直接描画で可変成形ビームを利用する場
合、第６図の左上の図形のように細いＥＢ描画パターン
を２つ作るよりも、このように一定幅以下の部分は全て
ＥＢ描画にした方が、ショツト数が減るため生産性が向
上する。

以上１本発明を実施例にもとづき具体的に説明したが、
本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上、説明したように、本発明によれば、同一層のパタ
ーンを例えば光とＥＢを併用して形成する場合において
、光とＥＢＢ４Ｏパターンデータを計算機上で自動的に
生成することができる。

また、簡単な図形処理を組み合わせることにより、パラ
メータ値や図形処理手順を変更するだけで、パターン謝
光装置の特徴に適したマスクパターンを容易に発生でき
る利点を有している。

この結果、ショツト数が減るので、生産性を向上するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の任意のＬＳＩパターンに対し、二種
類のマスクパターンを発生させる原理を説明するための
図。 第２Ａ図、第２Ｂ図、　＋ｔＳ２Ｃ図、第２Ｄ図は。 本発明のＬＳＩパターンの基本的な図形処理操作を説明
するための図、 第３図は、本発明の一実施例のスリット法を説明するた
めの図。 第４Ａ図、第４Ｂ図は１本実施例のスリット法による減
算処理を説明するための図、 第５図は、線幅１．０μｍの配線層に本発明を適用した
例の一部を示す図、 第６図は、第５図と同じパターンに対し、細らせ幅Ｌｉ
＝０．４ｐｍ、その後の太らせ幅Ｌ２＝０．２μｍとし
た場合の例を示す図、 第７図は、第１図の変形例を示す図。 第８図は、第５図と同じパターンに対して、第７図に示
した方法でパターンデータを作成した場合の例を示す図
。 第９図は１分割寸法のパラメータを導入し、それ以に−
のパターンデータとそれ以下のパターンデ−夕に分ける
従来の同層ハイブリッド法を説明するための図である。 図中、Ｐｏ・・・マスクパターン（設計パターン図形）
、Ｐ工・・・Ｐ、の辺を図形が小さくなる方向に距ＭＬ
、だげ移動させたパターン図形、ｌ）２・・・Ｐ、の辺
を図形が大きくなる方向に距離り、たけ移動させたパタ
ーン（パターン図形）、Ｐｐｈ・・・Ｐｌの辺を図形が
大きくなる方向に距離Ｌ２だけ移動させた新たなパター
ン（パターン図形）、Ｐｅｂ・・・ＰＤからＰ、又はＰ
２を減算した新たなパターン（パターン図形）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　集積回路のマスク−パタンを設計する工程あるいは設
   計されたマスク−パタンを電子ビーム描画用のデータに
   変換する工程における図形パターン発生方法において、
   設計パターン図形Ｐ＿０に対し、その全輪郭辺を図形が
   小さくなる方向に距離Ｌ＿１だけ移動させ、新たなパタ
   ーン図形Ｐ＿１を得る第一の過程と、該第一の過程で得
   られたパターン図形Ｐ＿１の辺を図形が大きくなる方向
   に距離Ｌ＿２だけ移動させ、新たなパターン図形Ｐｐｈ
   を得る第二の過程と、前記設計パターン図形Ｐ＿０から
   得られたパターン図形Ｐ＿１を減算して新たなパターン
   図形Ｐｅｂを得る第三の過程とを有することを特徴とす
   る図形パターン発生方法。